CN114960953B - 竖向双层etfe膜的双层双向索网约束结构及安装方法 - Google Patents

Abstract

竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构及安装方法，包括固定在建筑主体立面上的飘带桁架结构杆件，设置在由飘带桁架结构杆件组成的框架上的双层双向索网约束结构，以及内置在双层双向索网约束结构内的双层ETFE透明膜材，飘带桁架结构杆件包括两根飘带通长杆件、飘带杆件和多根飘带连接杆件；双层双向索网约束结构包括固定在两根飘带通长杆件、飘带杆件和飘带连接杆件上的通长板，通长板上均设有铝型材，两层双向膜材稳定拉索设于四边形空间内，双层ETFE透明膜材位于两层双向膜材稳定拉索之间，双层ETFE透明膜材四边与铝型材固定；每层双向膜材稳定拉索包括横向稳定拉索和纵向稳定拉索，确保膜材张拉完成后的整体受力，延长膜材的使用年限。

Description

竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构及安装方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构及安装方法。

背景技术

随着技术创新推动材料的发展，ETFE膜材由于其拥有质轻、耐用、安全和透光等多方面的优点，越来越多的建筑师们开始重视这种现代材料，比如广为人知的水立方立面，就是使用的这种薄膜材料，在国内现有的使用经验，现阶段大部分ETFE膜用于建筑顶部水平铺设，对于竖向安装，均采用充气膜结构，已有的单层膜铺装也均采用索带对膜材进行固定，但一方面充气膜结构表面不平整，不适用设计需要平整表面的情况；另一方面，索带内部易积灰不易清理，长时间使用后，膜材表面会在索带位置出现灰色裂纹，影响美观；但对于超过100米以上高度的竖向膜片安装，由于ETFE膜表面要长期承受高强度风压荷载，且本身材质薄，随着使用时间越长，膜材破损的几率越大，在竖向安装时，膜材与附着的结构的连接方式也会影响膜材的使用时间。

发明内容

本发明的目的是提供竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构及安装方法，要在一定程度上解决背景技术中存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构及安装方法，包括固定在建筑主体立面上的飘带桁架结构杆件，设置在由飘带桁架结构杆件组成的框架上的双层双向索网约束结构，以及内置在双层双向索网约束结构内的双层ETFE透明膜材，所述飘带桁架结构杆件包括两根飘带通长杆件、飘带杆件和多根飘带连接杆件，所述飘带通长杆件和飘带杆件均为沿建筑主体立面竖向设置的通长杆件；所述飘带通长杆件固定在建筑主体上，若干所述飘带连接杆件沿建筑主体立面间隔连接在飘带杆件两侧、飘带杆件与飘带通长杆件之间；所述双层双向索网约束结构包括固定在两根飘带通长杆件、飘带杆件和飘带连接杆件上的通长板，相邻两个飘带连接杆件上的通长板将单根飘带通长杆件和飘带杆件上通长板之间的空间分割成若干四边形空间，四边形空间内、通长板上均设有铝型材，两层双向膜材稳定拉索设于四边形空间内，双层ETFE透明膜材位于两层双向膜材稳定拉索之间，双层ETFE透明膜材四边与铝型材固定；每层所述双向膜材稳定拉索包括间隔连接在两侧通长板之间的横向稳定拉索，以及多根间隔串接在横向稳定拉索上、通长板之间的纵向稳定拉索，每层所述横向稳定拉索和纵向稳定拉索交叉设置。

进一步的，两根所述飘带通长杆件、飘带杆件和飘带连接杆件共同构成三角型结构框架，两根飘带通长杆件通过牛腿与建筑主体的不规则外立面固定，三角型结构框架两侧面分别设置两层双向膜材稳定拉索，双层ETFE透明膜材约束于两层双向膜材稳定拉索内，形成沿建筑主体不规则外立面自上而下顺次设置的立体异型飘带。

更进一步的，所述飘带通长杆件和飘带杆件上的通长板板面互相平行，相邻所述飘带连接杆件上的通长板板面互相平行。

更进一步的，所述横向稳定拉索和纵向稳定拉索均包括膜索直杆，连接在膜索直杆一端端部的直杆锚头，设置在直杆锚头上的半球型垫片和螺帽，以及连接在膜索直杆之间的高强度钢丝，所述直杆锚头上设有螺纹，所述通长板上间隔设有多个索孔，所述直杆锚头穿过索孔通过半球型垫片和螺帽与通长板固定。

更进一步的，每层所述横向稳定拉索和纵向稳定拉索交叉处均设有索夹，所述横向稳定拉索和纵向稳定拉索交叉处通过索夹固定。

更进一步的，所述索夹包括两个U型夹、带孔夹板 和紧固螺母，所述U型夹两竖部端设有螺纹，两个所述U型夹卡在纵向稳定拉索两侧的横向稳定拉索上、竖部贯穿带孔夹板通过紧固螺母将横向稳定拉索和纵向稳定拉索交叉处夹紧固定。

更进一步的，所述铝型材通过螺栓固定在通长板上，所述铝型材为凹槽结构，所述铝型材的凹槽槽口宽度小于槽底宽度，所述铝型材的凹槽内设有铝芯，铝芯限位在铝型材的凹槽内，所述铝芯上设有连接膜，所述双层ETFE透明膜材边缘与铝芯上的连接膜热熔固定。

更进一步的，所述通长板与飘带桁架结构杆件之间设有多个加肋板，所述加肋板焊接固定在通长板与飘带桁架结构杆件上，相邻加肋板间隔800mm。

竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构及安装方法的安装方法，包括以下步骤：

步骤1，将所述飘带桁架结构杆件按设计要求焊接成三角型结构框架，分别在飘带通长杆件、飘带杆件和飘带连接杆件上固定通长板，然后在所述通长板上按照设计要求开设索孔；

步骤2，安装下层所述双向膜材稳定拉索，然后通过螺栓将铝型材固定在通长板板面相对的侧面，铝型材安装完成后安装上层双向膜材稳定拉索；

步骤3，将飘带桁架结构杆件吊运至建筑主体立面预定位置，将飘带通长杆件通过牛腿固定在建筑主体立面上；

步骤4，将所述双层ETFE透明膜材展开、边部拉直、放平，检验双层ETFE透明膜材的尺寸和完整性，然后将所述双层ETFE透明膜材边缘通过收缩拉力器拉入铝型材的凹槽内与铝芯上的连接膜热熔固定，安装完成。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明型提供了竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构及安装方法，其结构合理，工艺简单，操作便捷，本发明型设置的双向膜材稳定拉索有效增强了对双层ETFE透明膜材的整体约束作用，提高了双层ETFE透明膜材的张拉稳固能力，有效保证了双层ETFE透明膜材的整体平整，改善了长时间使用后，膜材表面会在索带位置出现灰色裂纹，从而影响美观的不良情况；采用双层膜材以增加膜片整体抗拉强度，同时在加工时使得两片膜材贴合紧密，确保张拉完成后的整体受力，能大幅延长膜材的使用年限，降低了在高空长时间承受强风压情况下大面积膜材振幅过大导致的膜材过快老化现象，具有安全、适用等特点，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明局部横剖示意图；

图2为本发明局部竖剖示意图；

图3为本发明飘带桁架结构杆件平面示意图；

图4为本发明双向膜材稳定拉索结构示意图；

图5为本发明索夹结构示意图；

图6为本发明通长板结构示意图；

图7为本发明飘带杆件与双向膜材稳定拉索连接结构示意图；

图8为图7中A处结构放大图。

附图标记：1、建筑主体；2、飘带桁架结构杆件；201、飘带通长杆件；202、飘带杆件；203、飘带连接杆件；3、双层双向索网约束结构；4、通长板；5、铝型材；6、双向膜材稳定拉索；601、横向稳定拉索；602、纵向稳定拉索；6001、膜索直杆；6002、直杆锚头；6003、半球型垫片；6004、螺帽；6005、高强度钢丝；7、双层ETFE透明膜材；8、牛腿；9、索夹；901、U型夹；902、带孔夹板；10、索孔；11、加肋板；12、铝芯；13、连接膜。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本发明公开了竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构及安装方法，如图1和图2所示，包括固定在建筑主体1立面上的飘带桁架结构杆件2，设置在由飘带桁架结构杆件2组成的框架内的双层双向索网约束结构3，以及内置在双层双向索网约束结构3内的双层ETFE透明膜材7，如图3所示，建筑主体1立面上有多个牛腿8，飘带桁架结构杆件2包括两根飘带通长杆件201、飘带杆件202和多根飘带连接杆件203，飘带通长杆件201和飘带连接杆件203均为规格φ219的钢管，飘带杆件202为规格φ315的钢管，飘带通长杆件201和飘带杆件202均为沿建筑主体1立面曲度竖向设置的通长杆件，两根飘带通长杆件201平行固定在牛腿8上，两根飘带通长杆件201通过牛腿8与建筑主体1的不规则外立面固定，多根飘带连接杆件203沿建筑主体1立面间隔连接固定在飘带通长杆件201和飘带杆件202之间，飘带通长杆件201、飘带杆件202和飘带连接杆件203共同构成三角型结构框架，形成沿建筑主体不规则外立面自上而下顺次设置的立体异型飘带，飘带连接杆件203将飘带桁架结构杆件2分割成多个单元框架格，双层双向索网约束结构3设置在飘带通长杆件201、飘带杆件202和飘带连接杆件203构成的单元框架格内。

如图1和图6所示，双层双向索网约束结构3包括固定在飘带桁架结构杆件2上的通长板4，设置在通长板4上的铝型材5，以及连接在通长板4之间的两层双向膜材稳定拉索6，双层ETFE透明膜材7约束在两层双向膜材稳定拉索6之间，通长板4为矩形板，飘带通长杆件201和飘带杆件202上的通长板4板面互相平行，相邻两根飘带连接杆件203上的通长板4板面互相平行，通长板4焊接固定在飘带桁架结构杆件2两侧，相邻两个飘带连接杆件203上的通长板4将单根飘带通长杆件201和飘带杆件202上通长板4之间的空间分割成若干四边形空间，通长板4与飘带桁架结构杆件2之间设有多个加肋板11，加肋板11焊接固定在通长板4与飘带桁架结构杆件2上，加肋板11间隔800mm，通过在通长板4与飘带桁架结构杆件2之间设置加肋板11提高通长板4的整体稳定性，如图4所示，双向膜材稳定拉索6包括间隔连接在飘带通长杆件201和飘带杆件202之间通长板4上的多根横向稳定拉索601，以及间隔连接在相邻两根飘带连接杆件203之间通长板4上的多根纵向稳定拉索602，横向稳定拉索601和纵向稳定拉索602交叉设置，横向稳定拉索601和纵向稳定拉索602均包括膜索直杆6001，连接在膜索直杆6001一端端部的直杆锚头6002，设置在直杆锚头6002上的半球型垫片6003和螺帽6004，以及连接在膜索直杆6001之间的高强度钢丝6005，直杆锚头6002上设有螺纹，螺帽6004与直杆锚头6002螺纹连接，通长板4上间隔设有多个索孔10，直杆锚头6002穿过索孔10通过半球型垫片6003和螺帽6004和通长板4固定，横向稳定拉索601和纵向稳定拉索602均通过直杆锚头6002与通长板4固定连接，如图5所示，每层横向稳定拉索601和纵向稳定拉索602交叉处设有索夹9，横向稳定拉索601和纵向稳定拉索602交叉处通过索夹9固定，索夹9包括两个U型夹901、带孔夹板902 和紧固螺母，U型夹901两竖部端设有螺纹，两个U型夹901卡在纵向稳定拉索602两侧的横向稳定拉索601上、竖部贯穿带孔夹板902通过紧固螺母将横向稳定拉索601和纵向稳定拉索602相对固定，避免横向稳定拉索601和纵向稳定拉索602之间相对滑动，从而在正常状态下避免与双层ETFE透明膜材7的膜表面接触，索夹9外表面包裹防磨材料，如图7和图8所示，铝型材5在两层双向膜材稳定拉索6之间通长设置在通长板4板面相对的侧面，铝型材5通过M8*90螺栓固定在通长板4上，铝型材5为凹槽结构，铝型材5的凹槽槽口宽度小于槽底宽度，铝型材5的凹槽内设有沿铝型材通长的铝芯12，铝芯12为柱形铝芯，铝芯12的直径小于铝型材5的凹槽槽口宽度，铝芯12上设有连接膜13，连接膜13与双层ETFE透明膜材7材质相同，连接膜13兜在铝芯12上，双层ETFE透明膜材7边缘与铝芯12上的连接膜13通过热熔方式固定。

竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构及安装方法3的安装方法，包括以下步骤，

步骤1，将飘带桁架结构杆件2按设计要求焊接成三角型结构框架，分别在飘带通长杆件201、飘带杆件202和飘带连接杆件203上焊接通长板4，然后在通长板4上按照设计要求开设索孔10；

步骤2，安装下层双向膜材稳定拉索6，然后通过螺栓将铝型材5固定在通长板4板面相对的侧面，铝型材5安装完成后安装上层双向膜材稳定拉索6；

步骤3，将飘带桁架结构杆件2吊运至建筑主体1立面预定位置，将飘带通长杆件201通过牛腿8固定在建筑主体1立面上；

步骤4，将所述双层ETFE透明膜材7展开、边部拉直、放平，检验双层ETFE透明膜材7的尺寸和完整性，然后将所述双层ETFE透明膜材7边缘通过收缩拉力器拉入铝型材5的凹槽内与铝芯12上的连接膜13热熔固定，安装完成。。

本发明型提供的竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构及安装方法，避免了竖向安装充气膜结构时因膜表面不平整，不适用设计需要平整表面的情况，同时将索带结构替换为双向稳定拉索的索网结构，改善了长时间使用后，膜材表面会在索带位置出现灰色裂纹，从而影响美观的不良情况，通过设置双层ETFE透明膜材，在加工时使得两片膜材贴合紧密，确保张拉完成后的整体受力，能大幅延长膜材的使用年限。

相比于现有技术，本发明结构合理，工艺简单，操作便捷，设置的两层双向膜材稳定拉索有效增强了对双层ETFE透明膜材的整体约束作用，提高了膜材的张拉稳固能力，同时双层ETFE透明膜材降低了因单片ETFE膜材本身材质轻薄，在高空长期使用表面要长期承受高强度风压荷载而导致的膜材破损几率。

在高空竖向安装的双层ETFE透明膜材，其使用年限与膜材和附着结构的连接方式有关，本发明采用刚性边框与附着结构连接，降低了在高空长时间承受强风压情况下大面积膜材振幅过大导致的膜材过快老化的情况，能有效限制大面积膜材在受风情况下的振幅，通过rstab计算软件，针对每一片膜材的实际尺寸，有针对性的计算两层双向膜材稳定拉索的布置间距及膜、索之间的空隙，确保索网在正常状态下避免与膜表面接触，仅在极限状态下对膜材起约束作用，使得膜材表面受力均匀，经过实践，本发明可用于高层建筑表面装饰ETFE透明膜材，是未来建筑设计、施工的良好选择。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构，其特征在于：包括固定在建筑主体(1)立面上的飘带桁架结构杆件(2)，设置在由飘带桁架结构杆件(2)组成的框架上的双层双向索网约束结构(3)，以及内置在双层双向索网约束结构(3)内的双层ETFE透明膜材(7)，所述飘带桁架结构杆件(2)包括两根飘带通长杆件(201)、飘带杆件(202)和多根飘带连接杆件(203)，所述飘带通长杆件(201)和飘带杆件(202)均为沿建筑主体(1)立面竖向设置的通长杆件；所述飘带通长杆件(201)固定在建筑主体(1)上，若干所述飘带连接杆件(203)沿建筑主体(1)立面间隔连接在飘带杆件(202)两侧、飘带杆件(202)与飘带通长杆件(201)之间；所述双层双向索网约束结构(3)包括固定在两根飘带通长杆件(201)、飘带杆件(202)和飘带连接杆件(203)上的通长板(4)，相邻两个飘带连接杆件(203)上的通长板(4)将单根飘带通长杆件(201)和飘带杆件(202)上通长板(4)之间的空间分割成若干四边形空间，四边形空间内、通长板(4)上均设有铝型材(5)，两层双向膜材稳定拉索(6)设于四边形空间内，双层ETFE透明膜材(7)位于两层双向膜材稳定拉索(6)之间，双层ETFE透明膜材(7)四边与铝型材(5)固定；每层所述双向膜材稳定拉索(6)包括间隔连接在两侧通长板(4)之间的横向稳定拉索(601)，以及多根间隔串接在横向稳定拉索(601)上、通长板(4)之间的纵向稳定拉索(602)，每层所述横向稳定拉索(601)和纵向稳定拉索(602)交叉设置。

2.根据权利要求1所述的竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构，其特征在于：两根所述飘带通长杆件(201)、飘带杆件(202)和飘带连接杆件(203)共同构成三角型结构框架，两根飘带通长杆件(201)通过牛腿(8)与建筑主体(1)的不规则外立面固定，三角型结构框架两侧面分别设置两层所述双向膜材稳定拉索(6)，双层ETFE透明膜材(7)约束于两层双向膜材稳定拉索(6)内，形成沿建筑主体不规则外立面自上而下顺次设置的立体异型飘带。

3.根据权利要求1所述的竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构，其特征在于：所述飘带通长杆件(201)和飘带杆件(202)上的通长板(4)板面互相平行，相邻所述飘带连接杆件(203)上的通长板(4)板面互相平行。

4.根据权利要求1所述的竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构，其特征在于：所述横向稳定拉索(601)和纵向稳定拉索(602)均包括膜索直杆(6001)，连接在膜索直杆(6001)一端端部的直杆锚头(6002)，设置在直杆锚头(6002)上的半球型垫片(6003)和螺帽(6004)，以及连接在膜索直杆(6001)之间的高强度钢丝(6005)，所述直杆锚头(6002)上设有螺纹，所述通长板(4)上间隔设有多个索孔(10)，所述直杆锚头(6002)穿过索孔(10)通过半球型垫片(6003)和螺帽(6004)与通长板(4)固定。

5.根据权利要求1所述的竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构，其特征在于：每层所述横向稳定拉索(601)和纵向稳定拉索(602)交叉处均设有索夹(9)，所述横向稳定拉索(601)和纵向稳定拉索(602)交叉处通过索夹(9)固定。

6.根据权利要求5所述的竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构，其特征在于：所述索夹(9)包括两个U型夹(901)、带孔夹板(902) 和紧固螺母，所述U型夹(901)两竖部端设有螺纹，两个所述U型夹(901)卡在纵向稳定拉索(602)两侧的横向稳定拉索(601)上、竖部贯穿带孔夹板(902)通过紧固螺母将横向稳定拉索(601)和纵向稳定拉索(602)交叉处夹紧固定。

7.根据权利要求1所述的竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构，其特征在于：所述铝型材(5)通过螺栓固定在通长板(4)上，所述铝型材(5)为凹槽结构，所述铝型材(5)的凹槽槽口宽度小于槽底宽度，所述铝型材(5)的凹槽内设有铝芯(12)，铝芯(12)限位在铝型材(5)的凹槽内，所述铝芯(12)上设有连接膜(13)，所述双层ETFE透明膜材(7)边缘与铝芯(12)上的连接膜(13)热熔固定。

8.根据权利要求1所述的竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构，其特征在于：所述通长板(4)与飘带桁架结构杆件(2)之间设有多个加肋板(11)，所述加肋板(11)焊接固定在通长板(4)与飘带桁架结构杆件(2)上，相邻加肋板(11)间隔800mm。

9.根据权利要求1~8中任意一项所述的竖向双层ETFE膜的双层双向索网约束结构的安装方法，其特征在于：包括以下步骤；

步骤1，将所述飘带桁架结构杆件(2)按设计要求焊接成三角型结构框架，分别在飘带通长杆件(201)、飘带杆件(202)和飘带连接杆件(203)上固定通长板(4)；

步骤2，安装下层所述双向膜材稳定拉索(6)，然后通过螺栓将铝型材(5)固定在通长板(4)板面相对的侧面，铝型材(5)安装完成后安装上层双向膜材稳定拉索(6)；

步骤3，将飘带桁架结构杆件(2)吊运至建筑主体(1)立面预定位置，将飘带通长杆件(201)通过牛腿(8)固定在建筑主体(1)立面上；

步骤4，将所述双层ETFE透明膜材(7)展开、边部拉直、放平，检验双层ETFE透明膜材(7)的尺寸和完整性，然后将所述双层ETFE透明膜材(7)边缘通过收缩拉力器拉入铝型材(5)内进行固定，安装完成。

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